Kaj je parna turbina?

Parna turbina je naprava, ki lahko pretvarja toplotno energijo pare pod tlakom v rotacijsko gibanje. To rotacijsko gibanje se pogosto uporablja v elektrarnah za proizvodnjo električne energije, čeprav ima lahko tudi druge aplikacije. O osnovnem principu parnih turbin so prvič pisali že v prvem stoletju našega štetja, sodobna parna turbina pa je bila zasnovana šele leta 1884.

Prvo sodobno parno turbino je zasnoval Sir Charles Parsons. V povezavi z dinamom je bil uporabljen za proizvodnjo 7.5 kW moči. Kmalu po izumu je naprava našla primarno uporabo v elektrarnah po vsem svetu in na krovu mornariških plovil. Prejšnji batni parni stroji so bili manj učinkoviti in jih je bilo težje prilagoditi za uporabo na krovu ladij, saj so zahtevali zapletene sisteme in ne preprost mehanizem z neposrednim pogonom.

Parne turbine uporabljajo načelo, da dovoljujejo širjenje pare pod tlakom v nadzorovanih fazah. Vsaka turbina je lahko sestavljena iz več impulznih in reakcijskih turbin, od katerih vsaka omogoča, da se para razširi in obrača lopatice ali vedra v napravi. Večina parnih turbin uporablja obe različici skupaj, pri čemer impulzne turbine delujejo pod visokim tlakom, nizek tlak pa se uporablja za reakcijske turbine. Razlika med obema je v tem, da impulzna različica uporablja šobo za dovajanje pare visoke hitrosti v rotorje, medtem ko so rotorji v reakcijskih turbinah sami vrsta šobe.

Razporeditev impulznih in reakcijskih turbin znotraj parne turbine lahko učinkovito naredi sistem zelo učinkovit. Z uporabo tako visokega kot nizkega tlaka ter s tem, da para deluje na vsaki stopnji svoje ekspanzije, lahko proces ostane zelo izentropičen. To preprosto pomeni, da je entropija, ki gre v sistem, podobna tisti, ki pride ven. Druga prednost zasnove je, da vrtenje turbin ustvarja rotacijsko gibanje, ki je lahko idealno tako za proizvodnjo energije kot za obračanje lopatic ali drugih pogonskih mehanizmov na ladjah.

Velik odstotek vse proizvedene energije na svetu uporablja generatorje parnih turbin. Prisotni so tako v fosilnih gorivih kot v jedrskih elektrarnah, pri čemer prve kurijo premog ali nafto za segrevanje vode v paro, slednja pa se zanaša na reakcijo jedrske cepitve za ustvarjanje pare. Poleg tega se nekaj energije ustvari s postopkom, znanim kot osredotočena sončna energija. Ta vrsta elektrarne lahko izkorišča sonce za proizvodnjo pare, ki lahko nato obrne parne turbine.